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Eine Frage der Position

Die Flugbahn und die „Eigenwahrnehmung“ des Satelliten

CryoSat fliegt auf einer besonders polnahen Umlaufbahn, um alle EIsflächen erfassen zu können. © ESA

Das Radarinstrument ist eine zentrale Komponente von CryoSat – ohne Radar keine Eismessungen. Doch dafür muss der Satellit auch zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein. Seine Umlaufbahn muss so angelegt sein, dass er die Polarregionen möglichst vollständig abdeckt. Die meisten anderen im Orbit kreisenden Fernerkundungssatelliten fliegen auf eher äquatornahen Bahnen oder bewegen sich vorwiegend über mittleren Breiten. Mit 88° nördlicher und südlicher Breite erreicht CryoSat-2 dagegen deutlich polnähere Gebiete als bisherige ESA-Satelliten wie beispielsweise Envisat. Er wird in rund 720 Kilometern Höhe fliegen.

Positionsbestimmung per Netzwerk

Aber mit dem Orbit allein ist es noch nicht getan. Weil das Radar-Altimeter letztlich nichts anderes misst als den Abstand zwischen Satellit und Boden, muss auch die Position des Satelliten zu jeder Zeit exakt bekannt sein. Sie ist heute bei Satelliten auf wenige Zentimeter genau bestimmbar. Hierfür ist CryoSat mit zwei Instrumenten ausgestattet: einem Funkempfänger und einem Laser-Retroreflektor. Der DORIS-Empfänger (Doppler Orbit and Radio Positioning Integration by Satellite) erkennt und misst die Frequenzverschiebung von Signalen, die über ein Netzwerk von mehr als 50 über die ganze Welt verteilten Funkfeuern ausgesendet werden. Das DORIS-System ist nun seit über einem Jahrzehnt in Gebrauch und kommt auf zahlreichen Satelliten wie zum Beispiel Envisat zum Einsatz.

Die genaue Kenntnis der eigenen Position und Höhe ist die Vorausstzung für die Eisvermessung © ESA / AOS Medialab

Der kleine Laser-Retroreflektor ist an der Unterseite von CryoSat angebracht. Er verfügt über sieben Prismen, die das Licht in exakt der Richtung reflektieren, aus der es einfällt. Ein weltweites Netzwerk von Ortungsstationen sendet kurze Laserimpulse und misst die Zeit bis zum Eintreffen des reflektierten Signals. Zwar gibt es nur relativ wenige dieser Stationen, doch da ihre Positionen genau bekannt sind, können sie hochgenaue Positionsbestimmungen von CryoSat liefern.

Sterne als Orientierungshilfe

Und noch etwas muss CryoSat in punkto „Eigenwahrnehmung“ leisten: Nur wenn der Satellit die Ausrichtung seiner Empfangsantennen genau kennt, können die eingehenden Radardaten korrekt ausgewertet werden. Die genaue Orientierung der beiden Antennen misst CryoSat mit Hilfe des ältesten und genauesten Bezugssystems: der Position der Sterne am Himmel. Drei auf dem Satelliten montierte Star-Tracker nehmen je fünf Bilder pro Sekunde auf. Um die Orientierung zu berechnen, werden die einzelnen Bilder mit dem integrierten Computer ausgewertet und mit einem Katalog der Sternenpositionen verglichen.

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Nadja Podbregar
Stand: 07.04.2010

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

CryoSat: Mission ins Eis
Ein Satellit vermisst die Eisbedeckung unseres Planeten

Facts
Cryosat-2 in Kürze

CryoSat 1: der Fehlschlag
Der erste Anlauf im Jahr 2005

Warum ist das Eis so wichtig?
Klima, Eis und Meeresströmungen

CryoSat-2: Rückwärts in die Umlaufbahn
Der Start und der Ablauf der Mission

Wie funktioniert CryoSat?
Das Prinzip der Eisdickenmessung mit dem SAR

Eine Frage der Position
Die Flugbahn und die „Eigenwahrnehmung“ des Satelliten

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